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新能源材料与器件:该专业为2011年新增专业,重点是研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件(如通讯、汽车、医疗领域的动力电源),发展“新能源材料”(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向(>
背景
目前,以硅为代表的传统半导体材料正在面临严峻挑战。通过原理创新、结构改善、工艺进步,科研人员很难再大幅度提升硅基半导体器件的总体性能。“后摩尔时代”已经悄然到来。作为有望取代硅基半导体材料的新一代半导材料,近年来二维半导体的研究进展迅猛。
石墨烯凭借机械强度高、导电导热性好、轻薄、柔性、透明等优势,一度被誉为“新材料之王”,也让二维材料成为了备受瞩目的热点。遗憾的是,石墨烯中独特的碳原子排列,虽然有利于电子轻松地高速流动,但也使之不适合作为半导体。石墨烯没有带隙,无法选择”打开“或者”关闭“电流,而这种二进制开关机制正是现代电子器件的基础。
不过除了石墨烯之外,越来越多的二维材料被人类发现并研究,其中也不乏可以作为半导体的二维材料,例如过渡金属硫族化合物、黑磷等。科学家们已经通过这些二维材料创造出诸多半导体器件,例如:
然而,在二硫化钼(MoS2)为代表的二维半导体器件的制造工艺中,采用电子束光刻技术,将金属电极纳米刻画到这种原子级二维材料的层上,目前会产生一些问题,导致“非欧姆接触”与“肖特基势垒”。
创新
近日,美国纽约大学工学院化学与生物分子工程系教授 Elisa Riedo 领导的团队,报告了原子级薄度处理器制造工艺中的一项重要突破。这一发现不仅将对纳米芯片制造工艺产生深远影响,而且也将鼓舞全世界各个实验室中 探索 将二维材料应用于更小更快的半导体的科学家们。
团队将他们的科研成果发表在最近一期的《自然电子学(Nature Electronics)》期刊上。
技术
他们演示的这种刻蚀技术,采用了加热至100摄氏度以上的探针,超越了在二硫化钼等二维半导体上制造金属电极的普遍方法。科学家们相信,这种过渡金属属于有望替代硅应用于原子级微型芯片的材料。团队开发的新制造方法,称为“热扫描探针刻蚀技术(t-SPL)”,相比于目前的电子束光刻技术(EBL)具有一系列优势。
价值
首先,热刻蚀技术显著提升了二维晶体管的质量,抵消了肖特基势垒。肖特基势垒阻碍了二维衬底与金属交界处的电子流动。其次,不同于EBL,热刻蚀技术使芯片制造者可轻松获取二维半导体图像,然后在期望的位置刻画电极。再次, t-SPL 制造系统有望显著减少初始投入以及运营成本:它们通过在一般环境条件下的运作大幅降低功耗,无需生成高能电子以及超高真空。最后,这种热加工方法很容易通过采用“并行”的热探针来扩展,从而应用于工业生产。
Riedo 表示,她希望 t-SPL 将许多加工过程带出稀缺的净室,带入个人实验室。在净室中,研究人员们必须为这些昂贵的设备争取时间;而在个人实验室中,他们将迅速地推进材料科研与芯片设计。3D打印机这个先例,就是一个很好的类比。有朝一日,这些低于10纳米分辨率的 t-SPL 工具,在普通环境条件下,依靠标准的120伏电源运行,将遍及像她的实验室一样的各个研究实验室。
参考资料
1>移动互联网应用技术专业主要的学习课程包括:C语言程序设计、网页设计与制作、数据结构、数据库原理与应用、移动互联网导论、JAVA语言程序设计、计算机网络基础等。
培养目标为:
本专业培养德、智、体、美全面发展,具有良好职业道德和人文素养,掌握RFID、无线传感网、嵌入式开发、传感器等基础知识。
具备物联网系统集成、安装调试、软件编程和测试等能力,从事物联网应用系统集成、安装调试、维护和相关软件开发、测试等工作的高素质技术技能人才。
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